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1、黄冈职业技术学校毕业论文摘要 汽车防抱制动系统(ABS)是一项很重要的汽车主动安全装置,一辆汽车的ABS是否起作用及作用的好坏直接关系到人们的生命安全问题。随着科学技术的进步和人们物质生活水平的提高，人类社会对汽车的安全性，特别是制动安全性能提出了越来越高的要求，汽车防抱死系统(ABS)就是为满足人们这种对汽车安全性日益增长的需求而开发出的汽车电子产品，它是一种在汽车制动时能够自动调节车轮制动力，防止车轮抱死以取得最佳制动效果的装置。该系统能够有效的缩短制动距离、提高制动时的方向稳定性，对汽车的行驶安全具有重要的意义，因此己成为目前中高档汽车的标准配置12。 当汽车在紧急制动时，汽车ABS可防
2、止汽车车轮抱死，保证车辆在制动时的侧向稳定性和转向操纵性，同时还可在大多数路面条件下获得最短的制动距离。简单介绍了ABS的原理及其功能、应用现状,着重阐述了汽车防抱死制动系统研发的核心技术和未来发展趋势。 关键词：汽车防抱死制动系统 制动性能 附着系数 ABS技术 发展趋势AbstractAnti-lock Braking System (ABS) is an important safe technique for automobile, for it ensures optimum stability and stopping performance during hard braking
3、.With the development of science and society, performance of automobile braking system is highly required, especially the anti-lock brake system (ABS). Because it can make the vehicle achieve the minimum brake distance on most of the road. Now the ABS is used more and more widely and many manufactur
4、ers are developing the new ABS. During braking instant ,ABS can avoid the tire locking and ensure the lateral stability and turning steering at the time of braking when the vehicle urgent braking.The principle, function and present situation of ABS (Anti-lock Braking System) are briefly introduced,
5、at last key technology and the developing trend of ABS are discussed.Keywords：automobiles Anti-lock Braking System；braking performance；slid rate；ABS technology；trend of development.目录摘要IABSTRACTII1 序言12 ABS的国内外发展状况22.1 国外发展状况22.2 国内发展概况33 ABS的基础知识43.1ABS的概述43.2汽车制动性能的主要评价指标43.2.1制动效能43.2.2制动时汽车的方向稳定
6、性53.2.3制动效能的恒定性53.3 ABS的基本组成53.3.1车轮转速传感器63.3.2电子控制器63.3.3制动压力调节器63.4 ABS的工作原理73.5 ABS的两种控制方式83.5.1双参数控制83.5.2单参数控制93.6 ABS的优点94 ABS的控制策略114.1逻辑门限值控制114.2 滑模变结构控制114.3 最优控制124.4 PID控制124.5 模糊控制135 ABS的发展趋势146 展望与结论166.1 ABS的展望166.2 结论17致谢18参考文献19I黄冈职业技术学院毕业论文1 序言汽车防抱死制动系统（AntiLock Brake System），通常叫汽
7、车防抱死制动系统，简称ABS。 它是汽车上的一种主动安全装置，其作用是在汽车制动时，防止车轮抱死在路面上滑拖，以提高汽车制动过程中的方向稳定性、转向控制能力和缩短制动距离，使汽车制动更为安全有效。 在汽车防抱死制动系统出现之前，汽车所用的都是开环制动系统。其特点是制动器制动力矩的大小仅与驾驶员的操纵力、制动力的分配调节以及制动器的尺寸和型式有关。由于没有车轮运动状态的反馈信号，无法测知制动过程中车轮的速度和抱死情况，汽车就不可能据此调节轮缸或气室制动压力的大小。因此在紧急制动时，不可避免地出现车轮在地面上抱死拖滑的现象。当车轮抱死时，地面的侧向附着性能很差，所能提供的侧向附着力很小，汽车在受到
8、任何微小外力的作用下就会出现方向失稳问题，极易发生交通事故。在潮湿路面或冰雪路面上制动时，这种方向失稳的现象会更加严重。汽车防抱死制动系统（Anti-lock Braking System简称ABS）的出现从根本上解决了汽车在制动过程中的车轮抱死问题。它的基本功能就是通过传感器感知车轮每一瞬时的运动状态，并根据其运动状态相应地调节制动器制动力矩的大小以避免出现车轮的抱死现象，因而是一个闭环制动系统8。 它是电子控制技术在汽车上最有成就的应用项目之一，汽车制动防抱死系统可使汽车在制动时维持方向稳定性和缩短制动距离，有效提高行车的安全性。2 ABS的国内外发展状况随着汽车行驶速度的提高、道路行车密
9、度的增大、以及人们对汽车行驶安全性的要求越来越高，ABS已经成为汽车上的一种重要安全装置。早在30年代，ABS就运用在铁路机车的制动中，其目的是防止列车制动时车轮抱死后在钢轨上滑行造成局部摩擦，致使车轮、钢轨早期损坏和车轮不能平稳旋转而产生噪声和振动。40年代，为了防止飞机着陆时制动跑偏、甩尾和轮胎剧烈磨损，以及缩短滑行距离，在飞机上开始采用ABS，并很快成为飞机上的标准装备12。50年代被开发引用到汽车上。进入70年代后，随着电子技术的进步，数字电子技术、大规模集成电路的发展和微机的运用，电子控制式ABS日趋成熟，成本不断降低，并且体积小、质量轻、控制精度高，其安全效能十分显著，普遍受到人们
10、的欢迎和认可，为其迅速普及创造了条件。2.1 国外发展状况早在1928年防抱死制动理论就被提出。BOSCH公司在1936年第一个获得了防抱死制动系统的专利权。1954年，FORD公司将ABS装在林肯轿车上。这一时期的各种ABS的轮速传感器和制动压力调节装置都是机械式，因此，获取的轮速信号不够精确，制动压力调节的适时性和精确性也难以保证。随着电子技术的发展，ABS进入电子控制时代。20世纪60年代后期到70年代初期，凯尔塞海伊斯公司研制生产的两轮制动的ABS、克莱斯勒公司与BENDIX公司合作研制的四轮制动的ABS、BOSCH和TEVES公司研制的ABS、WABCO公司与BENZ公司合作研制的装
11、备在气压制动的载货汽车上的ABS，都是由模拟式电子控制装置对设置在制动管路中的电磁阀进行控制，直接对各制动轮以电子控制压力进行调节。由于模拟式电子控制装置反应速度慢、控制精度低、易受干扰，致使各种ABS均未达到预期的控制效果。目前，国际上ABS在汽车上的应用越来越广泛，已成为绝大多数汽车的标准装备，北美和西欧的各类客车和轻型载货汽车，ABS的装备率已达90%以上，轿车ABS的装备率在60%左右，运送危险品的载货汽车ABS的装备率为100%。仅依靠调节发动机输出转矩不能解决汽车在对开路面上很好地起步加速的问题。为了解决这一问题，需要对附着不好的一侧驱动轮施加部分制动，以充分发挥附着条件较好的一侧
12、的地面驱动力。随着ABS技术的不断发展和成熟，利用ABS压力调节系统可实现这一目标。采用制动干预控制的ASR系统通常都是同ABS集成在一起的，形成ABS/ASR系统。1986年12月，BOSCH公司第一次将ABS与ASR结合起来，率先推出了具有防抱死制动和驱动防滑转功能的防滑控制系统ABS/ASR 2U装置。同期，BENZ公司与WABCO公司也联合开发出了应用在载货汽车上的ABS/ASR系统。此后，各大汽车公司纷纷开始应用ABS/ASR系统，使其成为顶级豪华车的标准配置。随着各大公司不断开发出结构更紧凑、成本更低、可靠性更强、功能更全面的ABS/ASR系统，ABS/ASR系统也逐渐应用于中、低
13、档汽车上。到1997年时，已经有23家汽车厂商的近50种车型使用了ABS/ASR系统。2.2 国内发展概况国内研究开发ABS起步较晚，约始于20世纪80年代中期。但我国对ABS的系统开发十分重视，制定相应的法规力促ABS的发展。1993年4月1日开始实施的GB 13594-92汽车防抱死制动系统性能要求和试验方法，为ABS成为标准装备提供了试验方法和依据。1999年10月1日实施的GB 126761999汽车制动系统结构、性能和试验方法规定：2003年10月1日以后，大型客车和大型载货汽车必须安装符合GB 13594中规定的一类ABS。估计2005年我国新生产的中、重型载货汽车，大、中型客车A
14、BS的装车率为100%，而小、微型客车ABS的装车率为20，轿车ABS装车率为50%。3 ABS的基础知识3.1 ABS的概述在汽车制动时，如果车轮抱死滑移，车轮与路面间的侧向附着力将完全消失。如果只是前轮(转向轮)制动到抱死滑移而后轮还在滚动，汽车将失去转向能力。如果只是后轮制动到抱死滑移而前轮还在滚动，即使受到不大的侧向干扰力，汽车也将产生侧滑(甩尾)现象。这些都极易造成严重的交通事故。因此，汽车在制动时不希望车轮制动到抱死滑移7，而是希望车轮制动到边滚边滑的状态。由试验得知，汽车车轮的滑动率在1520时，轮胎与路面间有最大的附着系数。所以为了充分发挥轮胎与路面间的这种潜在的附着能力，目前
15、在大多数车辆上都装备了防抱死制动系统(Antilock Brake System)，简称ABS。“ABS”是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。ABS是常规刹车装置基础上的改进型技术，可分机械式和电子式两种。现代汽车上大量安装防抱死制动系统，ABS既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏，是目前汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。为了对采用ABS的必要性有所了解，现介绍以下有关制动基础知识。3.2 汽车制动性能的主要评价指标对汽车的制动性能有多方面的要求，因而有多方面的评价指标，一般常提到以下三个方面。它们是：3.2.1制动效能制动效能主要指制动距离与制动减速度，通常实用中多指制动距离。制动距离是指驾驶员开始踩制动踏板到汽车完全停车所行驶的距离。制动距离越短，越有利于避免交通事故的发生，它是制动性能最基本的评价指标5。3.2.2制动时汽车的方向稳定性制动时汽车的方向稳定性，一般是指制动过程中维持汽车直线行驶和按预定弯道行驶的能力。如果汽车制动时发生侧滑、甩尾、严重时出现调头，都不可能维持原行驶方向，会使汽车失去方向稳定性；如果汽车在弯道行驶中
